A contribuit în mod egal la această lucrare cu: Muhammad Tariq Rafiq, Rukhsanda Aziz

chinensis

Afilieri Ministerul Educației Laborator cheie de remediere a mediului și sănătate ecologică, Colegiul de Științe ale Mediului și Resurselor, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China, Departamentul de Științe ale Mediului, Universitatea Internațională Islamică, Islamabad, Pakistan

A contribuit în mod egal la această lucrare cu: Muhammad Tariq Rafiq, Rukhsanda Aziz

Afiliere Ministerul Educației Laborator cheie de remediere a mediului și sănătate ecologică, Colegiul de Științe ale Mediului și Resurselor, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

Afiliere Ministerul Educației Laborator cheie de remediere a mediului și sănătate ecologică, Colegiul de Științe ale Mediului și Resurselor, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

Afiliere Ministerul Educației Laborator cheie de remediere a mediului și sănătate ecologică, Colegiul de Științe ale Mediului și Resurselor, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

Afiliere Indian River Research and Education Center, Institutul de Științe Alimentare și Agricole, Universitatea din Florida, Fort Pierce, Florida, Statele Unite ale Americii

Institutul de Statistică pentru Afiliere, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

Colegiul de afiliere pentru agricultură și biotehnologie, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

Afiliere Ministerul Educației Laborator cheie de remediere a mediului și sănătate ecologică, Colegiul de Științe ale Mediului și Resurselor, Universitatea Zhejiang, Hangzhou, China

  • Muhammad Tariq Rafiq,
  • Rukhsanda Aziz,
  • Xiaoe Yang,
  • Wendan Xiao,
  • Peter J. Stoffella,
  • Aamir Saghir,
  • Muhammad Azam,
  • Tingqiang Li

Cifre

Abstract

Contaminarea lanțului alimentar de cadmiu din sol (Cd) prin consumul de legume reprezintă o amenințare pentru sănătatea umană. Prin urmare, este necesară o înțelegere cu privire la relația dintre fiabilitatea Cd în soluri și absorbția sa în țesuturile comestibile ale legumelor. Scopul acestui studiu a fost de a stabili pragurile de Cd ale solurilor reprezentative ale solurilor chineze pe baza toxicității dietetice pentru oameni și de a dezvolta un model pentru evaluarea fitoavailabilității Cd la Pak choi (Brassica chinensis L.) pe baza proprietăților solului. Pragurile de Cd extractibile Mehlich-3 au fost mai potrivite pentru antrosoli stagnici, calcaroși, cambosoli ustici, haplustali tipici, ferisoli udici și argosoli periudici cu valori de 0,30, 0,25, 0,18, 0,16, 0,15 și 0,03 mg kg -1, în timp ce Cd total este prag adecvat pentru Mollisols cu o valoare de 0,86 mg kg -1. Un model de regresie treptată a indicat faptul că fitoavailabilitatea Cd la Pak choi a fost influențată semnificativ de pH-ul solului, de materia organică, de concentrațiile totale de Zinc și Cd din sol. Prin urmare, întrucât acumularea de Cd în Pak choi variază în funcție de caracteristicile solului, acestea ar trebui luate în considerare în timp ce se evaluează calitatea mediului a solurilor pentru a asigura o producție alimentară sigură din punct de vedere igienic.

Citare: Rafiq MT, Aziz R, Yang X, Xiao W, Stoffella PJ, Saghir A și colab. (2014) Fitoavailability of Cadmium (Cd) to Pak Choi (Brassica chinensis L.) Cultivat în soluri chineze: un model pentru a evalua impactul poluării solului Cd asupra potențialei toxicități dietetice. PLoS ONE 9 (11): e111461. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0111461

Editor: Wenju Liang, Academia Chineză de Științe, China

Primit: 13 august 2014; Admis: 2 octombrie 2014; Publicat: 11 noiembrie 2014

Disponibilitatea datelor: Autorii confirmă că toate datele care stau la baza constatărilor sunt pe deplin disponibile fără restricții. Toate datele relevante se găsesc în lucrare.

Finanțarea: Acest studiu a fost susținut de Ministerul Protecției Mediului din China (subvenția nr. 2011467057), Ministerul Științei și Tehnologiei din China (subvenția nr. 2012AA100605) și de Fondurile Fundamentale de Cercetare pentru Universitățile Centrale din China. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Cadmiul (Cd) este un important poluant de mediu toxic pentru animale și ființe umane. Este unul dintre cele mai mobile elemente, printre toate metalele grele toxice [1]. Cadmiul nu este necesar pentru creșterea sau reproducerea plantelor, cu toate acestea bioacumularea și acumularea ulterioară în lanțul trofic depășește toate celelalte oligoelemente datorită mobilității sale ridicate în sol [2]. Este cel mai toxic element din mediu și chiar și la concentrații scăzute este foarte toxic pentru celulele vii și considerat cancerigen [3]. La om, expunerea la Cd poate duce la efecte adverse multiple, cum ar fi leziuni testiculare, disfuncții renale și hepatice etc. [3]. Mai mult, Cd este implicat în dezvoltarea cancerului, fitotoxic la niveluri mai ridicate de concentrații [4] și clasificat ca agent cancerigen de tip I de către Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului [5]. Cantități semnificative de Cd pot fi transferate din sol contaminat către plante [6]. Prin urmare, culturile produse din soluri contaminate cu Cd pot fi inadecvate sau chiar dăunătoare consumului animal și uman [7].

Aproximativ o cincime din suprafața agricolă este contaminată de Cd, plumb (Pb) și arsenic (As) în China [15]. Mai mult, sa raportat că aproximativ 20% din terenurile agricole din China sunt contaminate cu metale grele, iar contaminarea cu Cd reprezintă mai mult de 1,3 × 105 ha din suprafața totală afectată [16], [17]. Captarea de cadmiu de către orez (Oryza sativa L.) și legume din sol este sursa inițială de expunere a ființelor umane [18], [19]. Prin urmare, există preocupări de mediu legate de soluri, siguranța alimentelor și sănătatea umană pentru durabilitatea agricolă și de mediu prezentă și viitoare a aprovizionării cu legume din lume. Deoarece, doar o mică parte din totalul de metale urme din sol este disponibilă pentru absorbția plantelor, este larg acceptat faptul că conținutul total de metal din soluri nu este nici un indicator viabil al fitoavailabilității, nici un instrument adecvat pentru a evalua riscul potențial de toxicitate dietetică [12]. ]. Tracy și Sheila [20] au raportat că conținutul de Cd extractibil din sol poate fi un indicator îmbunătățit al biodisponibilității și toxicității decât conținutul total și toxicitatea și disponibilitatea metalelor diferă între tipurile de sol. Au fost efectuate studii privind absorbția și translocarea metalelor pentru diferite culturi în condiții de sol diferite, pentru a înțelege în continuare absorbția și mecanismele de transport [21], [22].

Materiale și metode

Declarație de etică

Solurile utilizate în acest studiu au fost soluri agricole. Nu au fost necesare permisiuni specifice pentru locațiile descrise. Confirmăm că studiile de teren nu au implicat specii pe cale de dispariție sau protejate.

Colectarea și analiza solului

Șapte soluri chinezești au fost selectate pentru acest studiu. Ferrisoli udici, molisoli, argosoli periudici, haplustali tipici, cambosoli ustici, regosoli calcarici și antrosoli stagnici au fost colectați din orașele chinezești Guilin (104 ° 40 ′ - 119 ° 45′E, 24 ° 18′– 25 ° 41′N), Harbin (125 ° 42′– 130 ° 10′E, 44 ° 04 ′ - 46 ° 40′N), Huzhou (119 ° 14 ′ - 120 ° 29′E, 30 ° 22 ′ - 31 ° 11′N), Zhanjiang (110 ° 08 ′ - 110 ° 77′E, 20 ° 33 ′ - 21 ° 62′N), Qufu (116 ° 51 ′ - 117 ° 13′E, 35 ° 29 ′ - 35 ° 49′N), Ya'an (102 ° 37 ′ - 103 ° 12′E, 29 ° 23 ′ - 30 ° 37′N) și Jiaxing (120 ° 7 ′ - 121 ° 02′E, 30 ° 5 ′ - 30 ° 77′N )), respectiv. Probele de sol au fost prelevate la o adâncime de până la 20 cm de la orizontul superior. Fiecare probă a fost uscată la aer, măcinată și examinată printr-o sită de doi mm înainte de analiza de laborator. PH-ul solului, capacitatea de schimb cationic, conținutul de materie organică și densitatea mărimii particulelor au fost măsurate folosind metodele descrise anterior [24] - [27]. Proprietățile fizico-chimice ale acestor soluri sunt raportate (Tabelul 1).